氣體保護焊(包括CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊、混合氣體保護焊等)所用的保護氣體主要有CO2、Ar和Ar+CO2、Ar+02等混合氣體。
(1)二氧化碳氣體
l 二氧化碳的性質
二氧化碳(CO2)是一種無色、無味的多原子氣體,來源廣、成本低。CO2在標準狀況下,相對密度為空氣的1.5倍。由于它比空氣重,因此能在熔池上方形成一層較好的保護層,防止空氣進入熔池。CO2在電弧的高溫作用下,將發生吸熱分解反應。因此,CO2氣體對電弧柱的冷卻作用較強,產生的熱收縮效應也較強,電弧柱區窄,熱量集中,焊接熱影響區窄,焊接變形小,特別適用于焊接薄板。
CO2氣體是一種氧化性氣體,在電弧高溫作用下,CO2將分解成CO和原子態氧。在電弧區中,有40%-60%的CO2氣體分解,分解出的原子態氧具有強烈的氧化性,使金屬氧化。因此,使用CO2氣體要解決好對熔池金屬的氧化問題,一般是采用含有脫氧劑的焊絲來進行焊接。
l 對二氧化碳純度的要求
焊接用的CO2氣體必須有較高的純度,一般要求不低于99.5%,露點低于-40℃,液態CO2中除可溶解占總質量0.05%的水分外,還有部分自由狀態的水分沉于瓶底。為了減小氣體中水分對焊接的影響,可將新灌氣瓶倒立1-2h,再打開瓶閥,由于液態CO2比水輕,這樣可將水排出,然后關閉瓶閥,將瓶放正。使用前再放氣2-3min。CO2氣體中水分的含量與氣壓有關,氣體壓力越低,氣體中水分的含量越高。在使用壓力低的CO2氣體焊接時,焊縫中就容易出現氣孔。所以,要求瓶內壓力不低于98MPa。
l 二氧化碳的儲運
焊接用CO2氣體是采用瓶裝液態CO2汽化而來的。使用液態CO2很經濟、方便。容量為40L的標準鋼瓶可灌入25kg的液態CO2,占容積的80%。標準狀況下,1kg液態CO2可汽化成509L的氣態CO2.滿瓶壓力為4.9-6.86MPa,瓶內壓力隨外界溫度升高而増大。因此。CO2氣瓶嚴禁靠近熱源,并防止烈日暴曬,以免壓力增大而發生爆炸危險。
CO2氣瓶是鋼質圓柱形的高壓容器,使用時應直立放置,嚴禁敲擊、碰撞等。氣瓶出廠時應戴好瓶帽。
(2) 氬氣
l 氬氣的性質
氬氣(Ar)是一種無色、無味的單原子氣體,相對原子質量為39.95。氬氣的質量約為空氣的I.4倍,因為氬氣比空氣重,使用時,不易飄浮散失,因此能在熔池上方形成一層較好的覆蓋層,有利于起到保護作用。另外,在用氬氣作保護氣體焊接時,產生的煙雰較少,便于控制熔池和電弧。
氬氣是一種惰性氣體,它既不與金屬起化學反應,也不溶解于金屬中。因此,可以避免焊縫金屬中合金元素的燒損及由此帶來的其他焊接缺陷,使焊接冶金反應變得簡單和容易控制。
氬氣的另一個應用特點是熱導率小且是單原子氣體,高溫時不分解、不吸熱,所以在氧氣中燃燒的電弧熱量損失較少。在氬氣中,電弧一旦引燃,燃燒就很穩定。在各種保護氣體中,氬弧的穩定性最好,即使在低電壓時也十分穩定。氧氣對電弧的熱收縮效應較小,加上氫弧的電位梯度和電流密度不大,即使氬弧長度稍有變化,也不會顯改變電弧電壓。因此,電弧穩定,很適合于手工焊接。
l 對氬氣純度的要求
氬氣是制氧時的副產品,是通過分餾液化空氣制取的。因為氧氣沸點介于氧、氬之間,因此,制取時會殘留一定量的其他雜質。若雜質含量多,在焊接過程中不但影響對熔化金屬的保護,而且易使焊縫產生氣孔、夾渣等缺陷,并使鎢極燒損增加。按我國現行標準規定。氬氣純度應達到99.99%,才完全符合焊接鋁、鈦等活潑金屬的要求。
l 氧氣的儲運
氫氣可在低于-1849c的溫度下以液態形式儲存和運送,但焊接時氫氣大多裝入鋼瓶中。氬氣瓶是一種鋼質圓柱形高壓容器,其外表涂成銀灰色并注有深綠色“氬”字標志。目前,我國常用氬氣瓶的容積為33L、40L、44L,瓶中最高工作壓力為15 MPa。 氬氣瓶在使用中應直立放置,嚴禁敲擊、碰撞等,不得用電磁起重搬運機搬運,防止烈日暴曬。裝運時應戴好瓶帽,以免損壞接口螺紋。
(3) 氧氣
氧氣是一種無色、無味、無毒的氣體,其分子式為O2。在標準狀態下,氧氣的密度為1.429kg/m3,比空氣重(空氣為1.29kg/m3)。氧氣本身不能燃饒,但它是一種活潑的助燃氣體。
氧氣的化學性質極為活潑,它能與自然界的大部分元素(除惰性氣體和金、銀、鉑外)相結合,發生氧化反應,而劇烈的氧化反應就是燃燒。氧的化合能力隨著壓力的加大和溫度的升高而增強。高壓氧與油脂類等易燃物質接觸就會發生劇烈的氧化反應而迅速燃燒,甚至爆炸,因此使用中要注意安全。
氧氣的純度對氣焊、氣割的質量和效率有很大的影響,因此,焊接用氧氣純度一般應不低于99.2%。
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